DE2848504A1 - DEVICE WITH A MOVABLE, IN PARTICULAR ROTATING, AND A FIXED WALL - Google Patents
DEVICE WITH A MOVABLE, IN PARTICULAR ROTATING, AND A FIXED WALLInfo
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Vorrichtung mit einer beweglichen, insbesondere drehbaren, und einer feststehenden WandDevice with a movable, in particular rotatable, and a fixed wall
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Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. FinckePatent attorneys Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
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Vorrichtung mit einer beweglichen, insbesondere drehbaren, und einer feststehenden WandDevice with a movable, in particular rotatable, and a fixed wall
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer beweglichen, insbesondere drehbaren Wand und einer feststehenden Wand. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Gyroskop oder Kreisel mit einem in einem gasgefüllten Gehäuse umlaufenden Rotor.The invention relates to a device with a movable, in particular rotatable, wall and a stationary one Wall. In particular, the invention is concerned with a gyroscope or gyroscope with one in a gas-filled one Housing rotating rotor.
Man weiß, daß die Verteilung der Drücke an der Oberfläche einer feststehenden Wand (Kreiselgehäuse) gegenüber einer bewegten, insbesondere umlaufenden. Wand (Kreiselrotor) eine Funktion der Neigung der umlaufenden Wand relativ zur feststehenden Wand ist. Wenn sich die umlau-It is known that the distribution of pressures on the surface of a fixed wall (gyro housing) is opposite a moving, especially rotating one. Wall (gyro rotor) a function of the inclination of the surrounding wall is relative to the fixed wall. When the surrounding
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fende Wand in einer strikt parallel zur feststehenden Wand verlaufenden Ebene dreht, ist die Druckverteilung symmetrisch zur Drehachse. Wenn sich die. umlaufende Wand aber in einer Ebene dreht, die mit der feststehenden Wand einen Winkel einschließt, ist die Druckverteilung nicht mehr symmetrisch.When the wall rotates in a plane that is strictly parallel to the stationary wall, the pressure distribution is determined symmetrical to the axis of rotation. If the. circumferential wall but rotates in a plane that with the fixed Wall encloses an angle, the pressure distribution is no longer symmetrical.
Diese Erscheinung führt zu einem Störmoment,das auf die umlaufende Wand (den Kreiselrotor) im Sinne einer Auslenkung der Drehachse der umlaufenden Wand einwirkt, die normalerweise senkrecht zu der feststehenden Wand gerichtet ist. Bei einem Kreisel führt dieses Störmoment daher zu einer Störung der von dem Kreisel gelieferten Werte.This phenomenon leads to a disturbance moment that affects the circumferential wall (the gyro rotor) acts in the sense of a deflection of the axis of rotation of the circumferential wall, which is normally directed perpendicular to the fixed wall. In the case of a gyroscope, this disturbance torque leads therefore to a disturbance of the values delivered by the gyro.
Der Erfindung liegt die *A.ufgabe zugrunde, diesen tJachteil zu beseitigen und einen störungsfreien Umlauf der beweglichen Wand zu ermöglichen.The invention is based on the task of eliminating this disadvantage to eliminate and allow a trouble-free rotation of the movable wall.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß in mindestens einem Teil des von den beiden Wänden begrenzten Raumes ein feststehendes perforiertes Element angeordnet ist, das sich im wesentlichen parallel zu der von der beweglichen Wand erzeugten Strömung erstreckt, um die Strömung in dem Bereich zwischen dem perforierten Element und der beweglichen Wand einzuschließen und einen Ausgleich der Drücke beiderseits des perforierten Elementes zu ermöglichen.To solve this problem it is proposed according to the invention that in at least a part of the two Walls of limited space a fixed perforated element is arranged, which is essentially parallel to the flow generated by the movable wall extends to the flow in the area between to enclose the perforated element and the movable wall and equalize the pressures on both sides to enable the perforated element.
Insbesondere wird bei einem Kreisel mit einem in einem gasgefüllten Gehäuse umlaufenden Rotor vorgeschlagen, daß der Rotor mindestens teilweise von dem perforierten Element umgeben ist. Durch die Anordnung des perforierten Elementes zwischen der sich drehenden Wand und derIn particular, it is proposed in a gyro with a rotor rotating in a gas-filled housing, that the rotor is at least partially surrounded by the perforated element. Due to the arrangement of the perforated Element between the rotating wall and the
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feststehenden Wand wird die Wirkung des Störmomentes reduziert oder verschwindet praktisch ganz, so daß der Rotor eines derartigen Kreisels in seiner Drehung wenig oder gar nicht durch die Gehäusewand beeinflußt wird.fixed wall becomes the effect of the disturbance torque reduced or practically disappears completely, so that the rotor of such a gyro has little or no influence on its rotation by the housing wall will.
Das perforierte Element ist vorzugsweise von einem Gitter gebildet. Wenn der Kreiselrotor in Form einer Scheibe oder eines Rades ausgebildet ist, dessen eine quer zur Achse liegende Endfläche sich in Gegenüber-Ιο stellung zu der Gehäuserückwand oder dem Gehäuseboden befindet, ist das perforierte Element mindestens zwischen dieser Endfläche und der Gehäuserückwand angeordnet. The perforated element is preferably formed by a grid. If the gyro rotor is in the form of a Disc or a wheel is formed, one of which is located transversely to the axis end face in opposite-Ιο position to the housing rear wall or the housing base is located, the perforated element is at least between arranged this end face and the rear wall of the housing.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beiliegenden Figuren die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:Further features and advantages of the invention emerge from the following description, which in conjunction with the invention is explained using an exemplary embodiment in the accompanying figures. Show it:
Fig. 1 eine graphische Darstellung der Druckverteilung an der Oberfläche der feststehenden Wand,1 shows a graph of the pressure distribution on the surface of the fixed wall,
Fig. 2 eine schematische perspektivische DarstellungFig. 2 is a schematic perspective illustration
der feststehenden Wand und der umlaufenden Wand, undthe fixed wall and the surrounding wall, and
Fig. 3 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Gyroskops oder Kreisels.3 shows a partially sectioned illustration of a gyroscope or top.
In Fig. 1 sind auf der Ordinate die Druckwerte an der Oberfläche der feststehenden Wand längs einer parallel zur Neigungsachse verlaufenden Achse aufgetragen, um welche die umlaufende Wand relativ zur feststehendenIn Fig. 1, on the ordinate, the pressure values on the surface of the fixed wall are parallel along one Plotted to the axis of inclination extending axis, around which the circumferential wall relative to the stationary
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Wand geneigt ist. Auf der Abszisse sind die Positionen auf dieser parallel zur Neigungsachse verlaufenden Achse aufgetragen.Wall is inclined. On the abscissa are the positions on this parallel to the axis of inclination Axis applied.
Wenn die umlaufende Wand sich in einer exakt parallel zur feststehenden Wand verlaufenden Ebene dreht, ergibt sich eine Druckverteilung längs der betrachteten Achse entsprechend der Kurve A, die symmetrisch zur Ordinate verläuft.When the circumferential wall is in an exactly parallel rotates to the fixed wall plane, there is a pressure distribution along the considered axis corresponding to curve A, which is symmetrical to the ordinate.
Wenn sich dagegen die umlaufende Wand in einer Ebene dreht, die unter einem Winkel gegen die feststehende Wand gedreht ist, entsteht eine Druckverteilung, wie. sie durch die gestrichelt eingezeichnete Kurve B wiedergegeben ist.If, on the other hand, the circumferential wall rotates in a plane that is at an angle to the stationary one Wall is rotated, a pressure distribution arises, such as. they are reproduced by curve B drawn in dashed lines is.
Fig. 2 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung der festen Wand 2 (Kreiselgehäuse) und der umlaufenden Wand 1 (Kreiselrotor). Auf der feststehenden Wand 2 wurde eine Achse 3 eingezeichnet, die parallel zur Neigungs- oder Kippachse 4 verläuft und der Abszisse in Fig. 1 entspricht.Fig. 2 shows a schematic and perspective view of the fixed wall 2 (gyro housing) and the surrounding wall Wall 1 (gyro rotor). On the fixed wall 2 an axis 3 was drawn in, which is parallel runs to the inclination or tilt axis 4 and corresponds to the abscissa in FIG. 1.
Die Kurve B in Fig. 1 gibt die Druckverteilung wieder, die bei einem Kippen der umlaufenden Wand 1 um die Kippachse 4 auftritt. Das Kippen der umlaufenden Wand 1 um die Kippachse 4 ist durch die Pfeile F in Fig. 2 angedeutet.The curve B in Fig. 1 shows the pressure distribution when tilting the circumferential wall 1 to the Tilting axis 4 occurs. The tilting of the circumferential wall 1 about the tilting axis 4 is indicated by the arrows F in FIG. 2 indicated.
Der in Fig. 3 dargestellte Kreisel umfaßt einen Kreiselrotor 1, der in einem gasgefüllten Kreiselgehäuse 2 umläuft. Der Kreisel umfaßt ferner einen Antriebsmotor M,The gyro shown in FIG. 3 comprises a gyro rotor 1 which rotates in a gas-filled gyro housing 2. The gyro also includes a drive motor M,
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um den Kreiselrotor 1 über ein Kardangelenk 4 anzutreiben (flexibles Gelenk nach Art eines Hookeschen Gelenkes)to drive the gyro rotor 1 via a cardan joint 4 (flexible joint in the manner of a Hooke's joint)
Lager 5, von denen in Fig. 3 nur eines sichtbar ist, sind zwischen dem Kreiselgehäuse 2 und den umlaufenden Abschnitten angeordnet, die auf der dem Rotor 1 abgewandten Seite des Kardangelenkes 4 liegen. Ferner sind Detektoren 6 vorgesehen, um die Stellung des Kreiselrotors 1 relativ zum Kreiselgehäuse 2 festzustellen.Bearings 5, only one of which is visible in FIG. 3, are between the gyro housing 2 and the rotating ones Arranged sections which lie on the side of the universal joint 4 facing away from the rotor 1. Furthermore are Detectors 6 are provided in order to determine the position of the gyro rotor 1 relative to the gyro housing 2.
Der Kreiselrotor 1 ist mindestens teilweise von einem perforierten Element 7 umgeben, das sich im wesentlichen parallel zu der von dem Kreiselrotor 1 erzeugten Strömung erstreckt, um diese Strömung in dem Bereich S zwischen dem perforierten Element 7 und dem Kreiselrotor einzuschließen und einen Ausgleich der Drücke beidcrseits dieses perforierten Elementes 7 zu ermöglichen, d.h. einen Druckausgleich zwischen dem Bereich 8 und dem zwischen dem perforierten Element 7 und dem Gehäuse 2 liegenden Bereich 9.The gyro rotor 1 is at least partially of a Surrounding perforated element 7, which is essentially parallel to the flow generated by the gyro rotor 1 extends to this flow in the area S between the perforated element 7 and the gyro rotor to include and an equalization of the pressures on both sides to allow this perforated element 7, i.e. a pressure equalization between the area 8 and the area 9 lying between the perforated element 7 and the housing 2.
Dank dieses perforierten Elementes 7 zeigt der Druck längs der Achse 3 in Fig. 2 einen konstanten oder zumindest im wesentlichen konstanten Wert und dies auch in dem Fall, wenn die umlaufende Wand 1 in einer gegenüber der Ebene der feststehenden Wand 2 leicht geneigten Ebene rotiert. Die Druckverteilung bei Verwendung des perforierten Elementes 7 ist in Fig. 1 durch die Kurve C dargestellt. Der Vergleich zwischen der Kurve B (herkömmlicher Kreisel) und der Kurve C (erfindungsgemäßer Kreisel mit perforiertem Element 7) zeigt deutlich die Bedeutung der Erfindung und den bei dem erfindungsgemäßen Kreisel erreichten technischen Fortschritt.Thanks to this perforated element 7, the pressure along the axis 3 in FIG. 2 is constant or at least constant substantially constant value and this also in the case when the circumferential wall 1 in an opposite the plane of the fixed wall 2 rotates slightly inclined plane. The pressure distribution when in use of the perforated element 7 is represented by the curve C in FIG. The comparison between curve B (conventional gyro) and curve C (inventive Gyroscope with perforated element 7) clearly shows the importance of the invention and that of the one according to the invention Spinning tops achieved technical progress.
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Das perforierte Element 7 kann von einem Gitter oder Sieb gebildet sein, das vorzugsweise quadratische Maschenöffnungen besitzt.The perforated element 7 can be formed by a grid or sieve, which is preferably square Has mesh openings.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Kreisel ist der Kreiselrotor 1 in Form eines Rades oder einer Scheibe ausgebildet, deren Endfläche 1a sich in Gegenüberstellung zu der Gahäuserückwand oder dem Gehäuseboden 2a des Gehäuses 2 befindet. Unter diesen Bedingungen ist das perforierte Element 7 mindestens zwischen dieser Endfläche 1a und der Gehäuserückwand 2a angeordnet.In the gyro shown in Fig. 3, the gyro rotor 1 designed in the form of a wheel or a disc, the end surface 1a of which is in opposition to the rear wall or the housing base 2a of the housing 2 is located. Under these conditions that is perforated element 7 arranged at least between this end face 1a and the housing rear wall 2a.
Das perforierte Element 7 kann ferner einen die zylindrische Mantelfläche 1b des Kreiselrotors 1 umschließenden Abschnitt und einen parallel zu der anderen Endfläche 1c des Kreiselrotors 1 verlaufenden Abschnitt aufweisen. Zur Konstruktion ist zu sagen, daß das perforierte Element 7 zwischen zwei an dem Kreiselgehäuse 2 ausgebildeten Schultern 1o und 11 eingespannt sein kann.The perforated element 7 can also enclose the cylindrical jacket surface 1b of the gyro rotor 1 Section and a parallel to the other end face 1c of the gyro rotor 1 extending section. Regarding the construction, it should be said that the perforated element 7 is formed between two on the gyro housing 2 Shoulders 1o and 11 can be clamped.
Zur Veranschaulichung der Erfindung seien die folgenden Werte als Beispiel gegeben: Bei einem Kreisel, dessen Rotor einen Durchmesser von 5o mm und dessen Gehäuse einen Innendurchmesser von 55 mm aufweist, besitzt das diesen Rotor mindestens teilweise umgebenden perforierte Element Durchtrittsöffnungen oder Maschen, deren Durchmesser beispielsweise zwischen o,25 mm und 2,5 mm liegt.To illustrate the invention, the following values are given as an example: In a gyroscope, its The rotor has a diameter of 50 mm and its housing has an internal diameter of 55 mm the perforated element at least partially surrounding this rotor through openings or meshes, the Diameter is, for example, between 0.25 mm and 2.5 mm.
Unabhängig von der speziellen Ausführungsform der Erfindung hat sich gezeigt, daß der erfindungsgemäße Kreisel praktisch unempfindlich gegen Störmomente ist, die von den durch die Drehung des Rotors herrührenden aerodynamischen Kräften erzeugt werden. Es ist ferner zu bemer-Regardless of the particular embodiment of the invention it has been shown that the gyroscope according to the invention is practically insensitive to disturbing torques caused by the aerodynamic forces resulting from the rotation of the rotor are generated. It should also be noted
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ken, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung äußerst einfach iia Aufbau ist und der Herstellungspreis für den Kreisel durch die Anordnung des perforierten Elementes praktisch nicht beeinflußt wird.ken that the device according to the invention is extremely simple iia structure and the manufacturing price for the Gyro is practically not influenced by the arrangement of the perforated element.
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L e e r s e i t eL e r s e i t e
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